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1猪链球菌2型感染动物模型研究进展Progress on Infection Animal Models of Streptococcus suis Serotype Ⅱ动物医学院·预防兽医学·Seminar报告报告人：兰未未时间：2012.4.62动物医学院·预防兽医系·Seminar报告主要内容1猪链球菌简介2 感染动物模型3 讨论及展望3动物医学院·预防兽医系·Seminar报告猪猪链链球球菌菌(Streptococcus suis，，SS)属属革革兰兰氏氏阳阳性性兼兼性性厌厌氧氧菌菌，，是是重重要要的的人人畜畜共共患患病病病病原原体体，，根根据据其其荚荚膜膜多多糖糖抗抗原原可可将将其其分分为为35个个血血清清型型（（即即1-34型型和和1/2型型）） 对对猪猪致致病病性性较较强强的的是是1型型（（SS1））、、2型型（（SS 2））、、7型型（（ SS7））和和9型型（（ SS9 ）），，其其中中以以2型流行最广、致病性最强型流行最广、致病性最强 1.1 猪链球菌4动物医学院·预防兽医系·Seminar报告•该病自1951年最早在荷兰发现，1954年在英国从暴发败血症、脑膜炎和关节炎的乳猪体内分离得到该型菌株，此后在澳大利亚、美国、丹麦、泰国、新加坡、加拿大及欧洲和北美洲等20多个国家导致猪群发病；1968年在丹麦首次发现人感染该菌。

•在国内，1990年在广东省首次发现该型菌株，后来相继在华南、西南、华东等地区分离到该菌株2005年7月四川省资阳、内江等地暴发猪链球菌2型病，四川省累计报告人感染206例，其中死亡38例，在此期间，猪发病死亡647头 1.2 1.2 猪链球菌猪链球菌2 2型型图1 SS2型血琼脂β溶血图2 SS2细菌形态(1000×)5动物医学院·预防兽医系·Seminar报告1.3 试验目的•动物模型在细菌病原学研究方面起着重要的作用，它不仅可作为判断菌株毒力的标准,也可用于研究致病机理 •目目前前，，对对SS2毒毒力力因因子子的的研研究究尚尚不不够够深深入入，，而而且且SS2在在体体内内的的致致病病机机理理和和动动态态分分布布也也不不十十分分清清楚楚，，影影响响了了该该病病的的防防控控因因此此，，建建立立良良好好的的动动物物模模型型,对对研研究究SS2的的致致病病机机理理、、SS2与与宿宿主主间间的的相相互互作作用用及及研研发发防防治治SS2感感染染的的疫疫苗苗和和药药物物都都有有着着十十分分重要的意义重要的意义 6动物医学院·预防兽医系·Seminar报告2.动物模型 目前，已有研究的SS2的感染模型有： 2.1小鼠模型小鼠模型 2.2豚鼠模型豚鼠模型 2.3斑马鱼模型斑马鱼模型 2.4兔模型兔模型 2.5仔猪模型仔猪模型 2.6小型猪模型小型猪模型 7动物医学院·预防兽医系·Seminar报告•Williams等首先发现从病猪分离的SS2能引起小鼠发病，且仔鼠比成年鼠更易发病，感染后42天仍可从小鼠体内分离到病原菌。

Kataoka等研究发现C57BL/6、ICR及ddY小鼠与BALB/C小鼠相比对SS2的敏感性偏低 •另外，对菌株致病力进行研究时，人们发现虽有个别试验显示同一菌株对猪和小鼠的致病性相同，但多数试验结果表明两者并不完全一致，尤其是猪猪的弱毒或无毒菌株，对小小鼠鼠常表现较强的致病力和死亡率，这表明SS2存在种属特异性种属特异性 2.1 小鼠模型小鼠模型 8动物医学院·预防兽医系·Seminar报告•综综上上所所述述，，小小鼠鼠作作为为试试验验动动物物虽虽然然具具有有遗遗传传背背景景清清楚楚、、个个体体差差异异小小、、易易饲饲养养等等优优点点，，但但是是由由于于SS2对对猪猪和和小小鼠鼠致致病病力力上上存存在在差差异异，，以以小小鼠鼠建建立立的的SS2模模型型只只适适合合作作疫疫苗苗免免疫疫效效力力等等的的研研究究，，并并不不适适合合做做SS2毒力因子和致病力等研究毒力因子和致病力等研究 2.1 小鼠模型小鼠模型 9动物医学院·预防兽医系·Seminar报告2.2豚鼠模型 •吴全忠等用SS2江苏分离株HA9801感染豚鼠，建立猪脑膜炎、败血症动物模型结果显示16-24日龄的豚鼠最易感染该菌，皮下接种比腹腔和鼻腔接种更易感，更易患脑膜炎。

该菌株对豚鼠的半数致死量为5.5×106CFU，接种豚鼠出现耳廓红斑以及跛行、运动失调等神经症状，死亡豚鼠各实质脏器充血并发生炎症，出现脑膜及脑组织不同程度的水肿和炎症，半数可见淋巴细胞、单核细胞及嗜中性白细胞浸润等，这与仔猪试验感染和自然发病情况一致 10动物医学院·预防兽医系·Seminar报告2.2 豚鼠模型 •研究发现，皮下和鼻腔接种豚鼠都能引起菌血症在各脏器组织中都可分离到病原菌，但只有出现神经症状时，才能从脑脊液和脑组织中分离到细菌，说明细菌突破血脑屏障是患脑炎的病因，这为探讨该病的致病机理奠定了基础 •另另外外，，试试验验结结果果还还表表明明，，豚豚鼠鼠同同群群感感染染时时间间比比仔仔猪猪晚晚，，证证明明豚豚鼠鼠的的易易感感性性低低于于仔仔猪猪，，但但该该试试验验未未证证明明SS2对对豚豚鼠鼠和和猪猪的的致致病病力力完完全全一一致致，，且且目目前前国国内内外外此此类类的的相相关关报报道道较较少少，，需需要要进一步的证实进一步的证实 11动物医学院·预防兽医系·Seminar报告2.3 斑马鱼模型 •Jesse D.M等首创以斑马鱼为模型研究海豚链球菌和化脓链球菌的致病机理。

濮俊毅等用江苏分离株HA9801#腹腔接种斑马鱼，建立SS2感染动物模型接种HA9801#的斑马鱼12h以后陆续出现病变，肛门周围和腹部出现块状充血剖检观察到，肝脏呈现苍白色，腹腔内有较多积水，具有典型的细菌性败血症病理变化96h内对斑马鱼的半数致死量(LD50)在5.36×104～5.01×104CFU之间从接种HA9801#菌株病死的斑马鱼体内能重新分离到该病原菌 •实实验验结结果果表表明明，，斑斑马马鱼鱼可可作作为为研研究究SS2菌菌株株感感染染的的动动物物模模型型另另外外，，斑斑马马鱼鱼有有着着较较为为完完善善的的免免疫疫体体系系，，而而且且体体型型小小，，方方便便实验室养殖和开展大规模的试验实验室养殖和开展大规模的试验12动物医学院·预防兽医系·Seminar报告2.4 兔模型 •有学者从流行病学研究表明，SS2虽可感染兔，但其发病率和死亡率极其不规律，故认为兔不适合做SS2感染模型但王继春等研究认为SS2对猪和兔的致病力与其毒力因子表现型关系密切表型为MRP+ （溶菌酶释放蛋白 ）、EF+ （胞外因子 ）、SLY+ （溶血素 ）的SS2对猪和兔都有很强的致病力，但对BALB/c小鼠不致病。

因此，他认为兔可以作为SS2感染模型•鉴鉴于于此此尹尹铁铁勇勇（（2008））研研究究了了SS2中中国国强强毒毒流流行行菌菌株株(458#)、、SS2中中国国弱弱毒毒分分离离株株(5#)以以及及SS2国国际际参参考考无无毒毒菌菌株株(1330#)在在家兔感染与免疫上的作用家兔感染与免疫上的作用 13图3 肺严重出血、表面有大量血斑图5 心脏出现弥漫性血管内凝血图4 脑膜血管充血图6 肝小叶间静脉、中央静脉有血栓形成动物医学院·预防兽医系·Seminar报告•实实验验结结果果表表明明，，SS2强强毒毒株株(458#)接接种种家家兔兔，，可可以以复复制制出出与与猪猪自自然然感感染染相相类类似似的的临临床床症症状状和和特特征征性性病病理理组组织织学学变变化化，，并并可可引引起起兔兔败败血血性性死死亡亡，，其其特特征征性性病病理理组组织织学学变变化化是是多多器器官官的的DIC和和微微血血栓栓的的形形成成而而SS2中中国国弱弱毒毒分分离离株株接接种种家家兔兔，，仅仅仅仅引引起起低低烧烧、、沉沉郁郁等等非非常常轻轻微微的的临临床床症症状状，，并并不不引引起起家家兔兔死死亡，个别器官有时可出现轻微的亡，个别器官有时可出现轻微的 DIC。

14动物医学院·预防兽医系·Seminar报告•另另外外，，利利用用SS2国国际际参参考考无无毒毒菌菌株株(1330#)对对家家兔兔所所进进行行的的免免疫疫学学研研究究中中，，该该无无毒毒菌菌株株不不引引起起家家兔兔发发病病，，动动物物大大体体解解剖剖未未见见病病理理变变化化，，病病理理组组织织学学观观察察亦亦无无明明显显的的组组织织病病理理变变化，这与国外利用猪所做的感染实验结果一致化，这与国外利用猪所做的感染实验结果一致 •该该国国际际参参考考无无毒毒菌菌株株皮皮下下接接种种家家兔兔，，可可见见接接种种动动物物的的脾脾小小体体增增大大和和淋淋巴巴细细胞胞密密集集，，诱诱发发机机体体产产生生高高水水平平的的特特异异性性血血清抗体 •综综上上所所述述，，尹尹铁铁勇勇认认为为家家兔兔可可以以作作为为研研究究猪猪链链球球菌菌病病以以及及评评价价SS2毒毒力力强强弱弱的的动动物物模模型型，，也也可可以以作作为为SS2疫疫苗苗效效果果评评价的动物模型价的动物模型图7 脾小体增大、上皮样细胞活化图8 脾脏髓质中淋巴细胞密集15动物医学院·预防兽医系·Seminar报告2.5 仔猪模型•建建立立SS2对对仔仔猪猪的的感感染染模模型型时时,根根据据试试验验目目的的的的不不同同,采采用用的的感感染染途途径径也也不不尽尽相相同同。

由由于于自自然然状状态态下下SS2可可经经母母猪猪、、环环境境(饲饲料料、、昆昆虫虫等等)、、损损伤伤及及空空气气传传播播，，故故试试验验中中常常模模拟拟SS2的的天天然然感感染染途途径径进进行行接接种（即种（即呼吸道接种、口腔胃肠道接种和静脉接种呼吸道接种、口腔胃肠道接种和静脉接种）16动物医学院·预防兽医系·Seminar报告2.5.1 呼吸道接种•Vecht等预先用败血波氏杆菌接种新生无菌仔猪，再用SS2通过鼻腔接种感染成功，但这种方法重复性差 •冯文海等先将猪繁殖呼吸综合症病毒(PRRSV)弱毒株注射实验动物，5天后再鼻腔接种SS2，发现PRRSV可以降低免疫力，从而使仔猪对SS2易感 17动物医学院·预防兽医系·Seminar报告•王建等用PRRSV弱毒株和SS2联合静脉接种仔猪的方式建立感染模型结果显示，联合感染组仔猪出现跛行，食欲减退甚至废绝，呼吸急促并伴有抽搐、滑水样运动等神经症状，且在5天内全部死亡剖检见脑膜出血、血液凝固不良、淋巴结出血、肺出血水肿、肝淤血和关节囊液有透明液体等变化•Madsen等为模拟SS2天然感染，建立气雾感染模型先将仔猪暴露在气雾酸化环境一段时间后，再改用菌雾环境。

结果发现，在发病和亚临床感染仔猪的扁桃体中能分离到SS2，发病仔猪的腭淋巴结中也能检测到SS2由此可知，SS2是先感染扁桃体，然后随淋巴扩散18动物医学院·预防兽医系·Seminar报告•Andreas Beineke等也用SS2鼻腔接种建立感染模型，仔猪出现发热和白细胞增多等临床症状，严重的出现震颤、共济失调、角弓反张等神经症状，发病率为5/6，死亡率为4/6Florence Berthelot-Herault等认为猪链球菌可通过空气传染他将接种2型菌的仔猪与空白对照组在同一圈舍内分开饲养，两组之间相距40cm第7天在空白对照组仔猪的腭扁桃体内可分离到2型菌，并表现出与感染组相似的临床症状 19动物医学院·预防兽医系·Seminar报告2.5.2 口腔胃肠道接种•Lun等先将菌液雾化，然后再感染咽部建立仔猪感染模型，研究溶血素的毒力作用结果发现断奶仔猪的临床症状比较明显这可能是肠道粘膜酸化增大了肠道大分子的穿透性，在应激条件下，消化道防御功能减退，细菌容易通过胃转位感染脏器• Salles等采用扁桃体喷菌液的方式感染仔猪，感染18h之后，含免疫球蛋白λ-轻链的细胞数增加，18h和48h时最明显。

CD4+和CD8+细胞在24h和72h时最多巨噬细胞和中性粒细胞也随着增多 •赵云岭等灌胃接种感染仔猪发现口服组发病最晚，临床症状相对轻，死亡率偏低 20动物医学院·预防兽医系·Seminar报告2.5.3 静脉接种•2001年Herault等采用7周龄的SPF仔猪，建立了静脉注射感染模型试验对法国分离的3个菌株进行了比较，研究结果显示不同毒力的菌株引起的临床症状明显不同，并且试验的重复性较好他们认为在其试验中建立的动物模型,对于研究其它SS2的毒力是一个很好的工具，可以用此评估毒株的毒力 •2005年Herault等又用此模型对加拿大分离株89-1591进行了毒力评估结果显示，感染89-1591#的仔猪出现跛行、多数出现关节肿胀，而且还出现角弓反张、共济失调等神经症状 •该该试试验验结结果果证证明明静静脉脉注注射射也也是是一一种种较较好好的的接接种种途途径径，，适适合合动物模型的建立动物模型的建立 21动物医学院·预防兽医系·Seminar报告2.6 小型猪模型•王王姝姝优优等等用用SS2四四川川分分离离株株ZY05719#肌肌肉肉注注射射感感染染，，肌肌注注浓浓度度为为1×109CFU/ml。

结结果果发发现现，，感感染染ZY05719#的的动动物物出出现现食食欲欲减减退退、、体体温温上上升升、、不不能能站站立立、、呼呼吸吸困困难难及及抽抽搐搐等等临临床床症症状状；；剖剖检检可可见见猪猪体体型型消消瘦瘦，，脾脾淤淤血血、、肺肺淤淤血血、、肾肾脏脏淤淤血血，，肠肠系系膜膜淋淋巴结肿大、出血等病理变化巴结肿大、出血等病理变化，与其临床发病表现很相似与其临床发病表现很相似 图9 肠系淋巴结肿大图10 脾脏淤血22动物医学院·预防兽医系·Seminar报告•并且可从心脏和脑、脾、肝脏、肾脏等组织脏器都能检测到该病原菌扁桃体中分离到SS2证实了扁桃体是SS2的定殖器官；只有出现神经症状且死亡的小型猪，才能从脑脊液和脑组织中分离到SS2，说明细菌突破血脑屏障是引发脑膜炎的病因这为SS2感染性脑膜炎导致死亡提供了研究依据•综综上上，，SS2感感染染SPF小小型型猪猪中中后后，，可可表表现现出出与与自自然然发发病病相相似似的的临临床床表表现现，，且且重重复复性性好好，，又又由由于于该该动动物物体体型型小小，，方便操作，很适合用于方便操作，很适合用于SS2的毒力和致病机理的研究的毒力和致病机理的研究。

23动物医学院·预防兽医系·Seminar报告3.1 讨论•目前，国内外对SS2已经做了大量的研究工作，研究中人们发现该菌的动物致病性比较复杂，不同动物对同一菌株的毒性反应也不同建立通用、公认的动物模型对SS2菌株毒力机制和疫苗的研究显得尤为重要3.讨论与展望24动物医学院·预防兽医系·Seminar报告各类SS2的动物感染模型各有特色，关于动物模型的选择至今尚未有定论 u仔仔猪猪和和小小型型猪猪动动物物模模型型，，虽虽然然能能更更真真实实反反映映天天然然感感染染条条件件下下的的临临床床症症状状和和病病理理改改变变，，但但在在操操作作性性和和经经济济性性等等方方面面存存在在不不足足，，且且需需要要根根据据不不同同的的实实验验目目的的选选择择不不同同的的感染途径；感染途径；u小小鼠鼠模模型型虽虽然然从从来来源源、、饲饲养养条条件件、、经经济济等等方方面面更更适适用用，，但需考虑但需考虑SS2感染时种属特异性和稳定性等因素的限制；感染时种属特异性和稳定性等因素的限制；u而而豚豚鼠鼠模模型型和和斑斑马马鱼鱼模模型型的的可可重重复复性性和和应应用用范范围围还还需需进一步验证；进一步验证；u只只有有家家兔兔可可以以复复制制出出与与猪猪自自然然感感染染相相类类似似的的临临床床症症状状和和特特征征性性病病理理组组织织学学变变化化，，不不但但可可用用于于研研究究猪猪链链球球菌菌病病以以及及评评价价SS2毒毒力力强强弱弱的的动动物物模模型型，，也也可可以以作作为为SS2疫疫苗苗效果评价的动物模型。

效果评价的动物模型 25动物医学院·预防兽医系·Seminar报告•总之，不断研究和改良出更好的SS2感染动物模型，真实地反映SS2天然感染状态下的病理生理改变与临床过程，以便更好地研究其致病机制、毒力相关因子及研发出良好的免疫疫苗与治疗用药，是医学及兽医科研工作者仍需继续努力的方向3.2 展望26动物医学院·预防兽医系·Seminar报告27动物医学院·预防兽医系·Seminar报告28动物医学院·预防兽医系·Seminar报告29动物医学院·预防兽医系·Seminar报告30动物医学院·预防兽医系·Seminar报告31动物医学院·预防兽医系·Seminar报告32动物医学院·预防兽医系·Seminar报告33动物医学院·预防兽医系·Seminar报告34动物医学院·预防兽医系·Seminar报告35动物医学院·预防兽医系·Seminar报告36动物医学院·预防兽医系·Seminar报告37动物医学院·预防兽医系·Seminar报告38动物医学院·预防兽医系·Seminar报告39动物医学院·预防兽医系·Seminar报告40动物医学院·预防兽医系·Seminar报告41动物医学院·预防兽医系·Seminar报告。